JP3506880B2

JP3506880B2 - 定着装置

Info

Publication number: JP3506880B2
Application number: JP13316497A
Authority: JP
Inventors: 和政平井; 重夫黒高
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 1997-01-21
Filing date: 1997-05-23
Publication date: 2004-03-15
Anticipated expiration: 2017-05-23
Also published as: JPH10307501A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電子写真複写機、
レーザビームプリンタ等の画像形成装置における定着装
置に関する。

【０００２】

【従来の技術】画像形成装置の定着装置において発生す
る転写紙のシワを防止する技術としては、例えば特開平
４−３２２２８２号公報で提案されているものがある。
この技術は、定着ローラ及び加圧ローラからなるローラ
対により構成された熱ローラ定着装置であり、加圧ロー
ラの導電性発泡層の硬度を下げることで転写紙のシワ発
生を防止している。

【０００３】ところが、このような熱ローラ定着装置
は、ローラ対により形成される定着ニップ部の幅に限界
があり、省エネルギーを考慮して低温定着を実現しよう
とした場合には、転写紙が定着ニップ部を搬送される時
間（ニップ時間）を長くするのに定着ローラ及び加圧ロ
ーラの線速度を低くしなければならず、高速化が困難で
ある。また、定着ローラの表面は、常に内部のヒータか
ら熱供給を受けて高温に保たれており、ニップ時間の増
加による転写紙上トナーの温度上昇率が高く、トナーの
定着上限温度であるホットオフセット温度が低くなるの
で、定着離型温度幅（トナーの定着が可能な定着温度
幅）の余裕度が小さくなるという不具合があった。

【０００４】そこで、上記熱ローラ定着装置の不具合を
解消することを目的としてベルト定着装置が例えば特開
平６−３１８００１号公報で提案されている。このベル
ト定着装置は、定着ローラと加熱ローラとの間にベルト
主体の表面に離型層を有する無端状の定着ベルトを張設
し、該定着ベルトを介して下方から該定着ベルトを押圧
する加圧ローラを設けて、該定着ベルトと該加圧ローラ
との間にニップ部を形成し、該加熱ローラと該ニップ部
間における該定着ベルトの下方の近接位置において記録
媒体支持体を設けて定着ベルトと記録媒体支持体との間
に略直線状の加熱通路を形成している。

【０００５】このベルト定着装置では、加熱通路により
トナーを予熱する効果でニップ部の定着温度を低くする
ことができ、また、熱容量の小さい定着ベルトの放熱に
よる自己冷却作用によりトナーの温度を過度に高めるこ
となくトナーと定着ベルトとの離型性をよくし、オイル
レスまたは微量オイル塗布によってオフセットのない定
着画像を得ることができる。

【０００６】ここで、熱ローラ定着装置に対するベルト
定着装置の利点について、図４および図５を参照して説
明する。図４は熱ローラ定着装置の定着ニップ部におけ
る、ニップ時間とともに変化する定着ローラ、トナー、
転写紙の各層内非定常温度分布状態を示したものであ
る。

【０００７】定着ローラ２１がシリコンゴムから構成さ
れていて定着ローラ２１の芯金２１ａ内部から常に一定
の熱量が供給されるという仮定のもとにおいては、始め
は定着ローラ２１は一定の温度Ｔ０に保たれている。ま
た、Ｔａは、始めにトナーと転写紙が一定に保たれてい
る温度を示しており、通常は室温（２５℃）である。

【０００８】定着ローラ２１、トナー２２、転写紙２３
の各層内非定常温度分布状態は、トナー２２と転写紙２
３が定着ローラ２１と加圧ローラ２４とで形成される定
着ニップ部内に進入した直後には、Ｔａと一定の温度Ｔ
０とを結ぶ温度分布曲線ｔ１の温度分布をなし、時間が
経過するにつれｔ２，ｔ３のように変化していく。

【０００９】このとき、定着ローラ２１のシリコンゴム
層２１ｂとトナー層２２との境界面は、一定の境界温度
Ｔ１（トナーの上面温度にも相当する）を維持してい
る。一方、時間の経過とともに、トナー層２２内部に熱
が伝わり、トナー２２と転写紙２３との境界温度Ｔｆ
（トナーの下面温度に相当する）が上昇する。

【００１０】ニップ時間が十分に長いと、その後は定着
ローラ２１、トナー２２、転写紙２３の各層内非定常温
度分布状態がｔ４のような経過をたどり、境界温度Ｔ１
は少しずつ又は漸次に上昇していき、また境界温度Ｔｆ
も上昇していく。一方、上記ベルト定着装置では、ニッ
プ部内に加熱源がないために、定着ベルトの表面が転写
紙に熱を奪われて時間の経過とともにその温度が低下す
るという定着ベルトの自己冷却作用が行われる。したが
って、上記した境界温度Ｔｆは時間の経過とともに上昇
するが、境界温度Ｔ１に関しては内部に熱源を有する熱
ローラ定着装置に比べて温度上昇が小さい。

【００１１】ここで、ホットオフセット現象は、定着ロ
ーラと接触するトナー界面において、その界面接着力が
トナーの溶融時の粘弾性変化に伴う凝集力を上回ったと
きに起こる。すなわち、ホットオフセット現象は、定着
ローラのシリコンゴム層とトナーとの界面の温度である
境界温度Ｔ１の大きさが影響する。また、トナーの定着
は、転写紙と接触するトナー界面において、その界面接
着力がトナーの溶融時の粘弾性変化に伴う凝集力を上回
ったときに定着可能になる。すなわち、トナーの定着
は、トナーと転写紙との界面温度である境界温度Ｔｆの
大きさが影響する。

【００１２】次に、図５は、熱ローラ定着装置（図５で
は熱ローラ定着、ローラと略示）とベルト定着装置（図
５ではベルト定着、ベルトと略示）との定着温度特性を
示したものである。図５において、横軸はニップ時間、
縦軸は定着温度であり、熱ローラ定着装置のローラ温度
を細い実線で、ベルト定着装置の定着ベルト温度を太い
実線でそれぞれ表し、また熱ローラ定着装置のトナー温
度を細い破線で、ベルト定着装置のトナー温度を太い破
線でそれぞれ表している。

【００１３】図５から分かるように、トナーが定着可能
な定着領域（図中細かいハッチングで示す領域）の温度
領域においては、ニップ時間の増加につれ、熱ローラ定
着装置ではトナーの温度が急激に増加するものの、ベル
ト定着装置では定着ベルトの自己冷却作用により境界温
度Ｔ１の上昇を防ぐことができてトナーの温度上昇がゆ
るやかとなる。これにより、ニップ時間を増やすことが
できる場合においては、ベルト定着装置の方が熱ローラ
定着装置よりもトナーのホットオフセットに対して余裕
度があることが分かる。

【００１４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来のベルト定着装置では、トナーを予熱する工程がトナ
ーの雰囲気予熱を行う工程であるため、高速時に予熱が
十分に行えない問題点があった。また、定着ローラがソ
リッドゴムであるため、転写紙の厚みによるストレスを
吸収できず、ニップ部内の圧力分布がニップ部入口、ニ
ップ部出口で低くてニップ部中央で最も高いという不均
一な分布状態になり、予熱工程で定着ベルトから熱を受
けて含水分が蒸発して部分的に凹凸の発生した転写紙が
不均一な圧力分布のニップ部内で強い面圧で押圧され、
転写紙にシワが発生してしまう問題点もあった。

【００１５】本発明は、転写紙のシワ発生を防止するこ
とができ、トナーに十分な熱量を供給することができ、
定着ニップ部通過直後の転写紙の定着ベルトへの巻き付
きを防止することができる定着装置を提供するを目的と
する。

【００１６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、請求項１に係る発明は、定着ローラと、加熱ローラ
と、この加熱ローラと前記定着ローラとの間に張架され
た無端状の定着ベルトと、前記定着ローラに対向して設
けられた加圧ローラと、前記加熱ローラと前記加圧ロー
ラのうちの少なくとも前記加熱ローラの内部に設けられ
た定着ベルト加熱用ヒータとを備え、前記加圧ローラが
前記定着ローラに加圧することなく前記定着ベルトに加
圧して第１定着工程部分を形成し、前記加圧ローラが前
記定着ベルトを介して前記定着ローラに加圧して第２定
着工程部分を形成する定着装置において、前記定着ロー
ラが発泡体層を有し、前記定着ローラの硬度がアスカー
Ｃで１０°以上５０°以下であり、前記加圧ローラの硬
度が定着ローラの硬度よりも大きく、前記加圧ローラ及
び前記定着ローラのうち、少なくとも前記加圧ローラを
駆動ローラとしたものである。

【００１７】請求項２記載の発明は、請求項１記載の
定着装置において、前記加圧ローラが発泡体層を有する
ものである。

【００１８】請求項３記載の発明は、発泡材料層を含
む定着ローラと、熱を発生するように構成された加熱ロ
ーラと、この加熱ローラと前記定着ローラとの間に張架
された無端状の定着ベルトと、第２定着工程部分が前記
定着ローラとの間に形成されるように前記定着ベルトを
経て前記定着ローラに対して加圧する加圧ローラとを備
え、記録シート上のトナーが前記定着ベルトから熱を受
け取るために記録シートが前記第２定着工程部分を通過
し、第１定着工程部分が前記加圧ローラと前記定着ベル
トの接触領域として形成されるように、前記第２定着工
程部分が形成される前に前記加圧ローラが前記定着ベル
トに押圧して接触し、前記加圧ローラの硬度が前記発泡
材料層を含む定着ローラの硬度より大きく、前記第２定
着工程部分で、実質上均一かつ低圧で加圧が供給され、
前記発泡材料層が前記加圧ローラによって伸縮自在に変
形可能にするために、前記定着ローラの硬度をアスカー
Ｃで１０°以上５０°以下とし、かつ、前記加圧ローラ
と前記定着ローラとの硬度差をアスカーＣで０°以上３
０°以下としたものである。

【００１９】請求項４記載の発明は、請求項３記載の
定着装置において、前記加圧ローラが発泡体層を有する
ものである。

【００２０】

【発明の実施の形態】本発明の実施形態は、定着ローラ
と、加熱ローラと、この加熱ローラと上記定着ローラと
の間に張架された無端状の定着ベルトと、上記定着ロー
ラに対向して設けられた加圧ローラと、上記加熱ローラ
と上記加圧ローラのうちの少なくとも上記加熱ローラの
内部に設けられた定着ベルト加熱用ヒータとを備え、上
記加圧ローラが上記定着ローラに加圧することなく上記
定着ベルトに加圧して第１定着工程部分を形成し、上記
加圧ローラが上記定着ベルトを介して上記定着ローラに
加圧して第２定着工程部分を形成するものである。

【００２１】定着ローラは、転写紙のシワ発生防止を図
る観点から、アスカーＣ硬度：アスカーＣ３００ｇ加重
（ここでは、単に「アスカーＣ」という）で１０°以上
５０°以下の発泡体層を有する耐熱弾性部材層を芯金上
に設けたものが用いられる。発泡体層を有する耐熱弾性
部材としては、例えばシリコンスポンジゴム等が好まし
い。定着ローラにおける耐熱弾性部材層部の硬度（以
下、「ローラ硬度」というときがある）が、アスカーＣ
で１０°未満であると、所望のニップ幅に対してニップ
内の圧力が不足するため、トナーの定着が不十分とな
り、定着下限温度が上昇して離型温度幅が狭くなる等の
不具合を生じ、また、アスカーＣで５０°を超えると転
写紙にシワが発生する。したがって、定着ローラの硬度
は、転写紙に発生するシワを確実に防ぐことを考慮する
と、アスカーＣで１０°以上５０°以下（１０°〜５０
°）が好ましい。また、定着ローラにおける耐熱弾性部
材層部においては発泡体として形成する硬度の上限はア
スカーＣで６０度が限界である（耐熱弾性部材層部は、
硬度がアスカーＣで６０度を越えると、発泡倍率が小さ
くなり、発泡体としての断熱効果、シワ低減効果がなく
なる）。それ故に、定着ローラにおける耐熱弾性部材層
部は、このような範囲のローラ硬度を有する耐熱弾性部
材層ならば、どのような構造のものでもよく、例えば特
開平４−３２２２８２号公報に記載されているような発
泡体層に発泡体の気泡よりも大きい中空部を設けた構造
であってもよい。

【００２２】加熱ローラは、定着ベルト加熱用ヒータを
その内部に有し、定着ベルトに適当な熱量を供給できる
構造のものならばどのようなものでもよいが、装置の立
上げ時間を短縮するため、小径かつ薄肉の金属パイプに
より構成して低熱容量化したものが好ましい。

【００２３】なお、定着ベルト加熱用ヒータは、上記し
たように加熱ローラの内部に配設された構成に限らず、
その目的および用途等に応じて、加熱ローラおよび加圧
ローラの各内部に配設されたものであってもよい。定着
ベルトは、自己冷却作用を行うことが可能となるような
小さい熱容量を有し、その表面に離型層を設けて構成さ
れたものが用いられる。

【００２４】加圧ローラは、芯金上に耐熱弾性部材層を
設けたものが用いられるが、トナーに十分な熱量を供給
する観点から、発泡体層を有する耐熱弾性部材層、例え
ばシリコンスポンジゴム等（断熱効果が有る）が好まし
い。また、ニップ部通過直後の転写紙の定着ベルトへの
巻き付きを防止する観点から、加圧ローラのローラ硬度
が定着ローラのローラ硬度よりも高い、換言すれば定着
ローラの硬度が加圧ローラの硬度よりも低いことが望ま
しい。特に、ニップ部通過直後の転写紙の定着ベルトへ
の巻き付きを確実に防止する観点からは、加圧ローラと
定着ローラとの硬度差が、アスカーＣで０°以上３０°
以下（０°〜３０°）であることが好ましい。

【００２５】定着ローラの硬度は上述のようにアスカー
Ｃで１０°以上５０°以下であるから、加圧ローラをそ
れよりも硬度の大きなローラで構成するためには、加圧
ローラと定着ローラとの硬度差はアスカーＣで０°以上
３０°以下（０°〜３０°）であることが望ましい。

【００２６】そして、本実施形態のベルト定着装置で
は、装置の高速稼働時にトナーの予熱を十分に行うため
に、加圧ローラが定着ローラに加圧することなく定着ベ
ルトに加圧して第１定着工程部分を形成し、加圧ローラ
が定着ベルトを介して定着ローラに加圧して第２定着工
程部分を形成するものである。したがって、上述した定
着ローラ、加熱ローラ、定着ベルトおよび加圧ローラの
各配置関係および形状等は、第１定着工程部分と第２定
着工程部分とを適宜に形成するように構成される。

【００２７】なお、本実施形態のベルト定着装置では、
通常、定着ローラ側を駆動ローラとし、加熱ローラ側を
従動ローラとするように構成されるが、これに限らず、
その目的および用途に応じて、加熱ローラ側を駆動ロー
ラとし、定着ローラ側を従動ローラとしたものであって
も勿論構わない。また、加圧ローラを駆動ローラとし、
又は定着ローラ及び加圧ローラを同時に駆動するように
構成してもよい。

【００２８】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面を参照して詳細
に説明する。本発明の各実施例に亘り、同一の機能およ
び形状等を有する構成等については、同一符号を付すこ
とによりその説明を省略する。図１は、本発明の実施例
１を示す。この実施例１の定着装置は、同図に示すよう
に、加熱ローラ１、定着ローラ２、定着ベルト３、加圧
ローラ４、ハロゲンヒータからなる定着ベルト加熱用ヒ
ータ５、ガイド板６、サーミスタ７，８および加圧バネ
９，１０から主に構成されている。

【００２９】加熱ローラ１は、装置の立上がり時間を短
縮するため、小径かつ薄肉の金属パイプにより構成して
低熱容量化してある。この金属パイプは、例えばアルミ
ニウム、鉄あるいはステンレススチール等で構成したも
のが用いられるが、この実施例１では、加熱ローラ１と
しては、直径３０ｍｍ、厚さ３ｍｍのアルミニウム製の
ものを用いている。

【００３０】定着ローラ２は、直径３２ｍｍの金属製芯
金２ａ上に厚さ４ｍｍの耐熱弾性部材層２ｂを形成した
ものであり、外周直径が４０ｍｍである。芯金２ａは、
アルミニウム製のものである。耐熱弾性部材層２ｂは、
シリコンスポンジゴムにより構成され、ローラ硬度がア
スカーＣで３０°である。定着ベルト３は、ニッケル電
鋳シートの上にシリコンゴム層を設けたものからなる。
この実施例１では、定着ベルト３は、ニッケル電鋳シー
トの厚さが４０μｍ、シリコンゴム層の厚さが１５０μ
ｍである。

【００３１】加圧ローラ４は、金属製の芯金４ａの上に
耐熱弾性部材層４ｂを設けて構成している。この実施例
１では、加圧ローラ４は、芯金４ａの直径が４８ｍｍ
で、耐熱弾性部材層４ｂの厚さが１ｍｍであり、外周直
径が５０ｍｍである。芯金４ａは、アルミニウム製のも
のである。耐熱弾性部材４ｂは、シリコンゴム系のソリ
ッドゴムが用いられ、ローラ硬度がアスカーＣで４２°
である。

【００３２】ハロゲンヒータ５は、加熱ローラ１の内部
に設けられたハロゲンランプからなる。ガイド板６は、
定着ベルト３と加圧ローラ４との間に転写紙１２を導入
・案内するために、定着ベルト３と加圧ローラ４とに近
接した用紙搬送方向の上流側に設けられている。

【００３３】サーミスタ７は定着ベルト３の加熱ローラ
１により加熱される部分の表面温度を検知し、サーミス
タ８は加圧ローラ４の表面温度を検知する。この定着装
置においては、サーミスタ７により検知された定着ベル
ト３の表面温度およびサーミスタ８により検知された加
圧ローラ４の表面温度に基づいて、図示しない制御手段
でハロゲンヒータ５を随時フィードバック制御すること
によって、定着ベルト３の表面温度および加圧ローラ４
の表面温度を後述するような略一定の温度にそれぞれ保
持する。

【００３４】加圧バネ９は、定着ベルト３を所定の張力
で張架すべく、加熱ローラ１の軸部の両端に一対配設さ
れている。加圧バネ１０は、加圧ローラ４を所定の付勢
力で加圧すべく、加圧ローラ４の軸部の両端に一対配設
されている。加圧ローラ４は、加圧バネ１０により定着
ベルト３を介して定着ローラ２に圧接する向きに付勢さ
れている。なお、加圧ローラ４のサーミスタ８が当接す
る部分の上部近傍には、第２ニップ部Ｂを通過してきた
転写紙１２を加圧ローラ４から剥離するための分離爪
（図示せず）が配設されている。

【００３５】符号１１はトナーを示し、トナー１１とし
てはポリエステル系のものを用いている。符号１２は転
写紙を示し、転写紙１２としては厚さ１００μｍ程度の
普通紙を用いている。

【００３６】加圧ローラ４が定着ローラ３に加圧するこ
となく定着ベルト３に加圧して第１定着工程部分として
の第１ニップ部Ａが形成され、加圧ローラ４が定着ベル
ト３を介して定着ローラ２に加圧して第２定着工程部分
としての第２ニップ部Ｂが形成される。第１ニップ部Ａ
および第２ニップ部Ｂの長さは、それぞれ１０ｍｍ程度
に設定されている。第２ニップ部Ｂのニップ面圧は、
１．５ｋｇ／ｃｍ²程度に設定されている。

【００３７】上記構成の定着装置においては、まず、電
子写真方式の画像形成装置にて帯電、露光、現像、転写
の各工程を経て転写紙１２上にトナー１１の層（トナー
像）が形成され、このトナー層が形成された転写紙１２
がガイド板６により案内されつつ定着工程へ搬送されて
くる。このとき、定着ベルト３において加熱ローラ１に
より加熱されてサーミスタ７が当接する部分の表面温度
は、約１４０℃に設定されている。一方、加圧ローラ４
は表面温度が定着ベルト３との接触、回転により１１０
℃程度になっており、加熱ローラ１、定着ベルト３、定
着ローラ２および加圧ローラ４は、それぞれ図中矢印で
示す方向に回転している。

【００３８】続いて、転写紙１２が第１ニップ部Ａを通
過する際に、定着ベルト３から熱を与えられたトナー１
１が徐々に溶融して転写紙１２の表面に仮定着される。
定着ベルト３自体は、その熱源である加熱ローラ１から
離れるため、放熱による自己冷却作用によりその温度が
下がっていく。第２ニップ部Ｂにおいては、トナー１１
は転写紙１２上に完全に定着され、第２ニップ部Ｂの出
口で転写紙１２が定着ベルト３から剥離される。このと
き、先述したように、定着ベルト３の表面は自己冷却作
用によりその表面温度が１２０℃以下になる程度まで減
少しており、定着ベルト３とトナー１１との界面温度は
内部に熱源を有する熱ローラ定着装置に比べて温度上昇
が小さいので、トナー１１の定着ベルト３へのホットオ
フセットが防止される。

【００３９】上記の定着工程において、転写紙１２は、
まず、第１ニップ部Ａを通過する際に定着ベルト３およ
び加圧ローラ４からの熱により、転写紙１２中の含水分
が蒸発し、転写紙１２上に部分的に凹凸状のうねりが生
じる。続いて、転写紙１２が第２ニップ部Ｂに進入する
際、定着ベルト３を内側から押圧している定着ローラ２
が、もしもソリッドゴムタイプの高硬度のローラである
と、上記した１０ｍｍ程度のニップ幅を得ることが困難
となる。さらに、定着ローラ２が、もしもソリッドゴム
タイプの高硬度のローラであると、第１ニップ部Ａで生
じた転写紙１２の上記うねりを高い押圧力で押しつぶす
形となり、その結果として転写紙１２上にシワが発生し
てしまう。

【００４０】ここでさらに、定着ローラをソリッドロー
ラにより構成した場合と、定着ローラをスポンジローラ
により構成した場合との違いを図７（ａ），（ｂ）を用
いて説明する。図７（ａ）は定着ローラをスポンジロー
ラにより構成した場合のニップ部の圧力分布を示し、図
７（ｂ）は定着ローラをソリッドローラにより構成した
場合のニップ部の圧力分布を示す。

【００４１】定着ローラをスポンジローラにより構成し
た場合は、図７（ａ）のようにニップ幅Ｌ全体にわたり
略均一で低い圧力分布を示すが、定着ローラをソリッド
ローラにより構成した場合は定着ローラをスポンジロー
ラにより構成した場合と同一のニップ幅Ｌを得る際に７
（ｂ）に示すようにニップ部中央で圧力がかなり高くな
ってしまう。凹凸のある転写紙１２は圧力が強いほどシ
ワを発生するので、結果的に定着ローラをソリッドロー
ラにより構成した場合の方がシワが発生しやすいことに
なる。アスカーＣ３０°のソリッドローラで定着ローラ
を構成した場合は転写紙にシワが発生し、アスカーＣ５
０°のスポンジローラで定着ローラを構成した場合は転
写紙にシワが発生しないことが確認されている。

【００４２】しかしながら、実施例１では、定着ローラ
２がアスカーＣで３０°の低硬度のシリコンスポンジゴ
ムで構成したローラであるため、転写紙１２の上記した
ストレスを吸収し、転写紙１２の凹凸状のうねりに対し
ても強い圧力で押しつぶすことがないので、ニップ部通
過後における転写紙１２のシワの発生を防ぐことができ
る。

【００４３】ここで、定着ローラ２のローラ硬度を変え
て、転写紙１２のシワの発生について実験を行った結果
を次の表１に示す。なお、表１の実験条件は、以下のと
おりである。

【００４４】表１の実験条件定着ベルト３の加熱ローラによる加熱部分の温度…１４
０［℃］加圧ローラ温度…１００［℃］定着ベルト線速度…１００［ｍｍ／ｓ］第１ニップ部…１０［ｍｍ］第２ニップ部…１０［ｍｍ］転写紙としての普通紙…厚さ０．１［ｍｍ］定着ローラ…発泡体

【００４５】

【表１】

【００４６】表１の実験結果より、定着ローラ２のロー
ラ硬度がアスカーＣで１０°以上５０°以下の範囲内で
あれば、転写紙１２にシワが発生しないことが確認され
た。上述した実施例１では、定着ローラ２として低硬度
（アスカーＣで１０°以上５０°以下）の発泡体のロー
ラを用いているので、所望のニップ幅に対してニップ面
圧を低下することができるとともに、転写紙１２通過時
のストレスを吸収して転写紙１２のシワ発生を防ぐこと
ができる。また、第２定着工程である第２ニップ部Ｂ通
過直後における、定着ローラ２と定着ベルト３とが接し
ている部分については、後述の実施例２に関する説明で
詳述するように定着ローラ２の熱伝導率が悪く、定着ロ
ーラ２の発泡体層が断熱体として作用し、定着ベルト３
裏面から熱を吸収してしまうことがほとんどないので、
定着ベルト３の温度低下を最小限に止めることができる
利点もある。

【００４７】このように、実施例１は、請求項１に係る
発明の一実施例であって、定着ローラ１と、加熱ローラ
２と、この加熱ローラ１と前記定着ローラ２との間に張
架された無端状の定着ベルト３と、前記定着ローラ２に
対向して設けられた加圧ローラ４と、前記加熱ローラ１
と前記加圧ローラ４のうちの少なくとも前記加熱ローラ
１の内部に設けられた定着ベルト加熱用ヒータ５とを備
え、前記加圧ローラ４が前記定着ローラ２に加圧するこ
となく前記定着ベルト３に加圧して第１定着工程部分を
形成し、前記加圧ローラ４が前記定着ベルト３を介して
前記定着ローラ２に加圧して第２定着工程部分を形成す
る定着装置において、前記定着ローラ２が発泡体層を有
するので、所望のニップ幅に対してニップ面圧を低下さ
せることができ、転写紙のシワの発生を防ぐことができ
る。また、定着ベルトが自己冷却作用により放熱して
も、第２定着工程において定着ローラの発泡体層が断熱
体として作用し、熱が第２定着工程外に逃げることが少
なく、トナーに十分な熱量を供給することができる効果
がある。

【００４８】また、実施例１は、請求項２に係る発明の
一実施例であって、請求項１記載の定着装置において、
前記定着ローラ２の硬度がアスカーＣで１０°以上５０
°以下であるので、所望のニップ幅に対してニップ面圧
を低下させることができ、転写紙のシワ発生を防止する
ことができる。

【００４９】図２は本発明の実施例２を示す。この実施
例２の定着装置は、上記実施例１の定着装置とは、シリ
コンゴム系のソリッドゴムで構成している耐熱弾性部材
層４ｂを有する加圧ローラ４に代えて、発泡体層を有す
る耐熱弾性部材層４Ａｂをシリコンスポンジゴムで構成
した加圧ローラ４Ａを用いた点のみが相違する。

【００５０】シリコンゴムの熱伝導率は０．１９Ｗ／ｍ
・Ｋであり、空気の熱伝導率は０．０３４Ｗ／ｍ・Ｋで
あるので、空気の方がシリコンゴムより熱伝導が悪く、
内部に発泡体層を有する中空部（空気層）を持つシリコ
ンスポンジゴムローラは、ソリッドのシリコンゴムロー
ラに比べて熱を吸収しにくい。

【００５１】ここで、第１ニップ部Ａで予熱された転写
紙１２とトナー１１とが第２ニップ部Ｂに進入してきた
とき、加圧ローラ４Ａおよび定着ローラ２の熱伝導率が
ともに悪く、加圧ローラ４Ａよび定着ローラ２の各発泡
体層がともに断熱体として作用するので、定着ベルト３
から与えられる熱が転写紙１２を通して加圧ローラ４Ａ
および定着ローラ２に伝わることはほとんどなく、転写
紙１２は保温され、定着ベルト３から受けた熱により転
写紙１２上のトナー１１を実施例１よりもさらに効率よ
く十分に溶融させることができる。

【００５２】このように、実施例２は、請求項３に係る
発明の一実施例であって、請求項１または２記載の定着
装置において、前記加圧ローラ４が発泡体層を有する加
圧ローラ４Ａであるので、定着ベルトが自己冷却作用に
より放熱しても、第２定着工程において加圧ローラ及び
／又は定着ローラの発泡体層が断熱体として作用し、熱
が第２定着工程外に逃げることがほとんどなく、トナー
に十分な熱量を供給することができる。

【００５３】図３は本発明の実施例３を示す。この実施
例３の定着装置は、実施例２の定着装置に対して、定着
ローラのローラ硬度を変化させた場合の実施例である。
図３（ｂ）は、この実施例３において定着ローラ２のロ
ーラ硬度＜加圧ローラ４のローラ硬度とした場合の各ロ
ーラの変形状態を示す。図３（ａ）は、実施例３との比
較のために実施例２において定着ローラ２のローラ硬度
＞加圧ローラ４のローラ硬度とした場合における各ロー
ラの変形状態を示す。

【００５４】比較例では、図３（ａ）に示すように、定
着ローラ２のローラ硬度が加圧ローラ４のローラ硬度よ
りも高いので、第２ニップ部Ｂでの変形形状は加圧ロー
ラ４側に凸となり、定着ベルト３により搬送される転写
紙１２は第２ニップ部Ｂ通過後に定着ベルト３側に巻き
付くように排紙されてしまう。この場合は転写紙１２の
巻き付き、およびこの巻き付きによるニップ時間の増加
に伴うトナー１１の過溶融・ホットオフセットが起きる
不具合が発生する。

【００５５】これに対し、実施例３においては、図３
（ｂ）に示すように定着ローラ２のローラ硬度をアスカ
ーＣで２６°、加圧ローラ４のローラ硬度をアスカーＣ
で３０°としたので、ニップ部の変形形状は定着ローラ
２側に凸となり、転写紙１２は定着ベルト３から離れる
方向に進み、転写紙１２の巻き付き、およびこの巻き付
きによるニップ時間の増加に伴うトナー１１の過溶融・
ホットオフセットの不具合を防止することができる。

【００５６】図６は、上述した熱ローラ定着装置に対す
るベルト定着装置の利点について、図４および図５の考
察をふまえ、実施例１〜３の各構成における条件の下
に、実際に実験を行った結果を示す。図６において、横
軸はニップ時間を、縦軸は定着温度を示す。図６に示す
実験結果より、実施例１〜３のベルト定着装置の方が熱
ローラ定着装置よりも定着温度離型幅（定着可能な温度
領域の幅）が広く、余裕度が大きいことが確認された。

【００５７】このように、実施例３は、請求項４に係る
発明の一実施例であって、請求項１、２または３記載の
定着装置において、前記定着ローラ２の硬度が前記加圧
ローラ４の硬度よりも低いので、定着ローラと加圧ロー
ラとで形成される第２定着工程におけるニップ部が定着
ローラ側に凸となり、転写紙の剥離角度が大きくなって
定着ベルトへの転写紙の巻き付きを防止することができ
る。また、転写紙の巻き付きによるトナーの過溶融を防
ぐことができ、トナーの定着温度離型幅を安定化するこ
とができる。

【００５８】以上の説明は、本発明を特定の実施形態や
実施例等について述べたが、本発明は、上述した実施形
態および実施例等に限定されるものではなく、これらを
適宜組合わせて構成してもよく、本発明の範囲内におい
て、その必要性および目的・用途等に応じて種々の実施
形態や実施例を構成し得ることは当業者ならば明らかで
ある。

【００５９】

【発明の効果】以上述べたように、請求項１記載の発明
によれば、定着ローラと、加熱ローラと、この加熱ロー
ラと前記定着ローラとの間に張架された無端状の定着ベ
ルトと、前記定着ローラに対向して設けられた加圧ロー
ラと、前記加熱ローラと前記加圧ローラのうちの少なく
とも前記加熱ローラの内部に設けられた定着ベルト加熱
用ヒータとを備え、前記加圧ローラが前記定着ローラに
加圧することなく前記定着ベルトに加圧して第１定着工
程部分を形成し、前記加圧ローラが前記定着ベルトを介
して前記定着ローラに加圧して第２定着工程部分を形成
する定着装置において、前記定着ローラが発泡体層を有
するので、転写紙のシワ発生を防止することができ、ト
ナーに十分な熱量を供給することができる効果がある。

【００６０】請求項２記載の発明によれば、請求項１記
載の定着装置において、前記定着ローラの硬度がアスカ
ーＣで１０°以上５０°以下であるので、転写紙のシワ
発生を防止することができる。

【００６１】請求項３記載の発明によれば、請求項１ま
たは２記載の定着装置において、前記加圧ローラが発泡
体層を有するので、トナーに十分な熱量を供給すること
ができる。

【００６２】請求項４記載の発明によれば、請求項１、
２または３記載の定着装置において、前記定着ローラの
硬度が前記加圧ローラの硬度よりも低いので、定着ニッ
プ部通過直後の転写紙の定着ベルトへの巻き付きを防止
することができる。また、転写紙の巻き付きによるトナ
ーの過溶融を防ぐことができ、トナーの定着温度離型幅
を安定化することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例１の構成を示す断面図である。

【図２】本発明の実施例２の構成を示す断面図である。

【図３】比較例における定着ローラと加圧ローラとによ
り形成される第２ニップ部の変形状態と、本発明の実施
例３における第２ニップ部の変形状態の一部を拡大して
示す断面図である。

【図４】従来の熱ローラ定着装置のニップ部におけるニ
ップ時間とともに変化する各層内非定常温度分布状態を
表す説明図である。

【図５】従来の熱ローラ定着装置に対するベルト定着装
置の利点を比較説明するための定着温度特性線図であ
る。

【図６】従来の熱ローラ定着装置に対する上記実施例１
〜３の利点を各実験結果により比較説明するための定着
温度特性線図である。

【図７】スポンジローラのニップ部の圧力分布と、ソリ
ッドローラのニップ部の圧力分布を示す説明図である。

【符号の説明】

１加熱ローラ２定着ローラ２ｂ定着ローラにおける発泡体層を有する耐熱弾
性部材層３定着ベルト４，４Ａ加圧ローラ４ｂ加圧ローラの耐熱弾性部材層４Ａｂ加圧ローラにおける発泡体層を有する耐熱
弾性部材層５定着ベルト加熱用ヒータとしてのハロゲンヒー
タ１１トナー１２転写紙Ａ第１定着工程としての第１ニップ部Ｂ第２定着工程としての第２ニップ部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献特開平４−324476（ＪＰ，Ａ) 特開昭49−36342（ＪＰ，Ａ) 特開平８−334997（ＪＰ，Ａ) 特開平８−22209（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G03G 15/20

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】定着ローラと、加熱ローラと、この加熱ロ
ーラと前記定着ローラとの間に張架された無端状の定着
ベルトと、前記定着ローラに対向して設けられた加圧ロ
ーラと、前記加熱ローラと前記加圧ローラのうちの少な
くとも前記加熱ローラの内部に設けられた定着ベルト加
熱用ヒータとを備え、前記加圧ローラが前記定着ローラ
に加圧することなく前記定着ベルトに加圧して第１定着
工程部分を形成し、前記加圧ローラが前記定着ベルトを
介して前記定着ローラに加圧して第２定着工程部分を形
成する定着装置において、前記定着ローラが発泡体層を
有し、前記定着ローラの硬度がアスカーＣで１０°以上
５０°以下であり、前記加圧ローラの硬度が定着ローラ
の硬度よりも大きく、前記加圧ローラ及び前記定着ロー
ラのうち、少なくとも前記加圧ローラを駆動ローラとし
たことを特徴とする定着装置。
【請求項２】請求項１記載の定着装置において、前記加
圧ローラが発泡体層を有することを特徴とする定着装
置。
【請求項３】発泡材料層を含む定着ローラと、熱を発生
するように構成された加熱ローラと、この加熱ローラと
前記定着ローラとの間に張架された無端状の定着ベルト
と、第２定着工程部分が前記定着ローラとの間に形成さ
れるように前記定着ベルトを経て前記定着ローラに対し
て加圧する加圧ローラとを備え、記録シート上のトナー
が前記定着ベルトから熱を受け取るために記録シートが
前記第２定着工程部分を通過し、第１定着工程部分が前
記加圧ローラと前記定着ベルトの接触領域として形成さ
れるように、前記第２定着工程部分が形成される前に前
記加圧ローラが前記定着ベルトに押圧して接触し、前記
加圧ローラの硬度が前記発泡材料層を含む定着ローラの
硬度より大きく、前記第２定着工程部分で、実質上均一
かつ低圧で加圧が供給され、前記発泡材料層が前記加圧
ローラによって伸縮自在に変形可能にするために、前記
定着ローラの硬度をアスカーＣで１０°以上５０°以下
とし、かつ、前記加圧ローラと前記定着ローラとの硬度
差をアスカーＣで０°以上３０°以下としたことを特徴
とする定着装置。
【請求項４】請求項３記載の定着装置において、前記加
圧ローラが発泡体層を有することを特徴とする定着装
置。